分类号：密级：
U D C：编号：
学位论文
数字化配电网通信规划研究
樊剑辉
指导教师姓名：沐连顺教授级高工中国电力科学研究院
苏剑高级工程师中国电力科学研究院
申请学位级别：工学硕士学科、专业名称：电力系统及其自动化论文提交日期： 2009年10月论文答辩日期:
学位授予单位：中国电力科学研究院
2009年9月
原创性声明
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学位论文作者签名：日期：年月日
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（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）
学位论文作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
摘要
本文通过对数字化配电网的基本结构和通信需求的认真分析，结合数字化配电网各种新业务对通信网提出的新要求，阐述了配电网通信系统规划的原则和步骤 ,论证了各种最新通信技术和通信装备在数字化配电网通信系统中应用的可行性和经济性，提出了配电网通信系统网络结构、采用技术和装备及其应用场合的研究，提出数字化配电网通信规划的推荐方案。新配电网通信网络应采用层次化的组网结构，充分利用现有通信资源，采用最新通信技术和最新通信装备，全面支持现有和未来的配电网业务，并且有更大的带宽，能对各种配电网业务提供服务质量和安全性保障。
关键词：数字化配电网，配电网通信系统，网络结构，MSTP、ASON，Wimax、EPON、PLC、WSN
Abstract
By thoroughly analyzing the basic structure of digital (intelligent) power distribution network and the demand on communication, this essay elaborates on the principal and process which adopts in the programming of the communication system of power distribution network. The paper also expounds the feasibility and economic effects of the adoption of new communication technology and equipment in digital power distribution communication system, advances the research on the network structure, technology, equipment and applicable scenario of power distribution communication network. In final part of this essay, a solution is proposed for a new power distribution communication network, which is featured on the graded structure of the network and larger bandwidth, sufficiently utilizing the exiting communication resources, proactively adopting the most up-to-date communication technology and equipment, fully supporting current and future power distribution services, providing quality service and security for various business operation of power distribution network.
Key words: digital power distribution network, power distribution network communication system, network structure, MSTP, ASON, EPON, PLC, WSN
目录
第一章绪论 (1)
1.1研究问题的背景 (1)
1.2配电网通信规划对数字化配电网建设的重要意义 (3)
1.3目前数字化配电网通信规划的研究情况 (4)
1.4研究思路 (7)
第二章、数字化配电网和通信特点 (8)
2.1 数字化配电网的特点 (8)
2.2数字化配电网的控制管理系统的组成与主要功能 (8)
2.2数字化配电网管理系统发展趋势 (12)
2.3 数字化配电网管理系统对通信系统的主要需求 (15)
第三章数字化配电网通信网络架构研究 (19)
3.2数字化配电网管理系统的基本架构 (19)
3.3数字化配电网通信系统架构设计原则 (20)
3.4数字化配电网通信系统路由规划 (20)
3.6数字化配电网通信系统结构 (21)
第四章数字化配电网通信网络传输方式选择 (26)
4.1数字化配电网的通信需求分析 (26)
4.3数字化配电网通信系统流量预测及计算 (30)
4.4通信传输技术比较 (32)
4．4.1传输通信传输技术特点 (32)
4.4.2近年新兴通信技术特点 (33)
4.6数字化配电网通信系统传输技术规划 (51)
4.6.1.核心层、汇聚层－光纤通信技术 (52)
4.6.2 接入层－宽带PLC传输技术 (60)
4.6.3接入层－公网无线传输技术（GPRS/CDMA/WiMax） (62)
4.6.4 结论 (64)
第五章数字化配电网通信系统典型建设模式 (66)
5.1独立建设方式 (66)
5.1.1 核心层通信系统规划 (66)
5.1.2 汇聚层通信系统规划 (67)
5.1.3 接入层通信系统规划 (70)
5.2采用租赁和合作的方式 (75)
5.3 比较与结论 (76)
第六章结论 (77)
参考文献 (78)
作者攻读硕士学位期间发表录用的有关学术论文 (80)
致谢 (80)
第一章绪论
1.1研究问题的背景
未来几十年将是我国全面建设小康社会，向工业化、城镇化、信息化和现代化深入推进的重要发展时期，经济社会将继续保持平稳较快发展。这一时期，也是我国加强节能减排，建设“资源节约型、环境友好型”社会，实现能源与经济社会和谐发展的关键时期。“两型”社会建设要求新一代的配电网在确保安全可靠的前提下，着重提升其运行效率和灵活管理能力，需要配电网提供更为稳定可靠、经济优质、灵活互动、友好开放的电力智能控制方式，可以实现用户与电网双向互动，根据用户需要及峰谷电价调整用电时间，提高用户用电的经济性和安全性；可以灵活选择服务质量更好和价格更优的电力供应商；可以将分布式电源电力接入电网，能够适用于目前和未来的商业环境，市场需求和用户的需要，能够进行自我调节，自我扩展，以实现清洁能源的高效利用并获得一定的经济效益。因此，配电网又一次站在了革命性变革的边缘。
为满足上述目标，更进一步改善供电可靠性，降低运行损耗，提高电能质量和经济效益，国家电网公司提出建立数字化、智能化配电网的战略构想，通过加快配电网相关产业科技进步和设备升级，不断提高配电网的信息化、数字化、自动化和互动化运行水平，提高配电自动化水平，不断提高配电网的运行灵活性和友好互动功能，丰富配电网服务内容和服务质量，满足未来经济社会发展要求以及发电企业、电力用户不断提高的多元化服务需求。
数字化配电网将通过先进的计算机技术、数字系统控制技术和宽带网络通信技术实现了对电网运行的全面、高效、精确的掌控，从而保证电网的安全可靠运行、企业效益的持续提高、社会满意度不断提升，社会的和谐发展。智能化配电网是对数字化配电网的进一步延伸，将对电力系统，通信系统和信息系统的高度集成，通过电子化控制在非常大的弹性范围内提供广泛的需求响应，以“自愈”的方式处理紧急状况，及时地将问题和事故就地处理并隔离，从根本上提高系统的稳定性，并且可以正确及时地响应能源市场和电力公司的业务需求，这是一个从整个电力行业的整体出发，站在更高的角度提出的十分具有前瞻性，创造性的先进观点和理论。
无论是数字化配电网或更高级的智能化配电网，均需要采用现代化的技术手段提高配电网的运行管理水平。而通信技术是建设数字化配电网的关键技术，通信技术是数字化智能配电网的基础支撑技术，是智能配电网各种管理和控制信息的传输平台。通信系统的好坏很大程度上决定了数字化配电网实现的程度，良好的通信系统是实现功能完善的数字化配电网的基础。
因此，配电网的通信规划主要目的是要配合配电网络发展需要，根据数字化配电网的实现功能、要求、规模、当前的通信和计算机技术的发展现状、当前的通信系统的资源现状和技术实施的可行性，对实现数字化配电网需要的通讯系统进行规划，给出给定范围的规划结果，为数字化（智能化）配电网建设实施提供依据。
1.2配电网通信规划对数字化配电网建设的重要意义
数字化配电网是应用现代计算机技术、远动技术、自动控制、通信技术、新型配电设备等先进技术手段，实现配网在线和离线远方监控与配电管理自动化，达到配电网安全，可靠，经济，优质，高效运行的目的。主要包括
1．建立统一的输配电网系统的数字体系架构, 通过把电网的数字化二次设备和高级的分析处理程序有效地纳入到统一的分析框架体系中，从而为实现电网的可靠、高效和经济的运行提供数据基础2．数字化配电网通过图形和地理空间信息技术手段最大程度的提高一次电网的可见度，使得电力系统的运行操作可视化,同时辅以更智能、综合的分析应用程序，实现对电网的高效有序的管理，降低管理难度。
3．建立统一的数字化配电网数据模型。将配电网的物理模型映射为标准的数据模型，使得相关数据源以一种有效的，结构化的和清楚的方式关联起来，这种关联不依赖于现有设备的物理特性。
4．建立统一的标准服务，通过服务来访问通用设备和应用程序的处理结果，这种方式隐藏了每个设备和应用的内部运行细节，从而实现把系统组件相关应用当作黑盒子来处理。
5．数字化配电网通过对电网数据的多层次的分析，使得电网更加协调优化的运行，其中有：网络运行的优化、经济调度的优化、负荷管理的优化、需求侧管理等。
上述功能的实现都是以准确、及时、有效的各类控制、检测信息
的传输为基础的，通信系统是数字化配电网最重要部分之一，担负着配网系统中所有数据、信息的处理、命令的发送和返回，是确保配网运行发生故障时相应的故障和控制信息能够及时准确地上传下达的基本保障。目前电力通信网已成为电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电力市场商业化运营的保障，是实现配电网现代化管理的重要前提，更是推动建设“数字化电网、信息化企业”的重要基础。随着国网公司信息化的发展，电力通信网必将发挥越来越重大的作用。
1.3目前数字化配电网通信规划的研究情况
近年来针对我国经济建设稳步发展，人民生活质量不断提升的良好局面，供电企业都在积极采取措施，加强大用户管理和满足用户需求，提高供电质量和服务水平，树立电力企业的良好社会形象，增加企业的经济效益。为了提高城市配电网安全运行水平，缩短配电线路设施的故障修复时间，变被动服务为主动服务，供电企业正在积极探索和开展数字化配电网各项技术的实际应用研究，配电网的通信技术正是重点研究的内容之一。目前配网通信采用技术较多的为光纤通信、载波通信以及移动通信三种方式。
光纤通信具传送速度快，通信容量大，可靠性高，抗干扰能力强，配臵灵活，扩展方便的特点，若需要增加新的点，可在就近的光纤通信环网内打开环路直接链接。光纤网结构简单，组网灵活，工作稳定，它即可以沿架空电力线路同杆架设也可以电力电缆一同地下敷设。可
以组织成环网结构，也可以组织成辐射网结构，还可以组织成环网、辐射网交织的混合结构网。
目前光纤通信主要被用于配电通信网的主干道，作为配网信息汇集的传输通道，并承担配网与输电网之间信息传输。如地区110kV 及以上变电站、各区局办公大楼、输电部、送电大厦、试验所、各区供电所、营业厅以及各区主要办公场所的通信等。
中压载波通信在国外自50年代开始应用，主要应用在中压电网的负荷控制领域，大多为单向数据传输、速率低（有时小于10bit/s 甚至更低），并没有形成大规模的电力线载波通信服务产业。国内在八十年代后期多数是直接使用小型化的集成电路农电载波机实现点对点通信。随着10kV线路通信需求的增长，到了九十年代末，出现了多种载波通信设备（这些设备可采用不同的线路耦合方式：电容耦合、变压器耦合、低压耦合、陶瓷电真空耦合及天线耦合等），目前，利用电缆屏蔽层传输的载波方式收到广泛关注。并在部分网络结构较为规范的地区应用钟，取得较好了效果。中压载波也经常与光纤通信配合使用，应用于光纤敷设达不到的地段或很难达到的地段，或是距离较长、配电点少，可靠性要求相对较低的线路；
近年来，随着移动通信的快速发展和不断完善，移动通信网已经基本覆盖城乡各个角落。移动通信技术在电力系统中也得到了应用，主要在一些非实时、重要性不太高的场合，例如故障指示器状态信息上传，配变监测信息传送等。目前应用的方式主要有两种：短信和在线传送。
短信方式采用GSM或CDMA技术，终端通信设备无需始终联网，较为经济，但传输数据量有限，实时性相对较差。
在线传送采用GPRS或CDMA技术，终端通信设备始终联网，传送速率目前达38.4Kbps，传输数据量较大，实时性比短信方式高，但其缺陷是必须申请一个固定因特网IP地址，因而使数据传输暴露于公网中；实时性依然不能满足重要实时信息的传输，而且可能有不确定的延时。
由于投资、需求、安全等方面的综合因素制约，35 kV及以下的配网通信系统目前没有形成较为完善的解决方案。由于投资主体分散，网络规划各异，建设形式多样，各地配网通信发展不平衡，光缆总体覆盖率很低，13个网省公司的部分城市开展了配网自动化试点建设，公司系统具备远程通信功能、实现了二遥或三遥功能的开关数量仅占8.9%。亟需明确配网通信建设策略，统一功能规范，形成完善解决方案，进一步创新业务模式和盈利模式，发挥配网通信平台的潜在效能。
因此研究通信系统规划如何与城市数字化配电网规划、建设、改造配套和协调统一发展；研究数字化配电网管理系统（主要是城市变电站自动化、配电网自动化协调和继电保护控制系统、营销和需求侧管理业务系统等）对通信的需求，提出数字化配电网集成的通信解决方案；研究在数字化配电网中采用光纤、PLC、无线等技术合理性和经济性分析，不同技术方式的数据安全性是当前配电网通信规划的主要任务。
1.4研究思路
本次研究首先分析国内外数字化配电网通信系统发展现状，根据我国负荷快速发展的实际情况和“两型”社会建设要求，提出配臵合理配电网通信系统的必要性。
研究内容主要有以下几点：
1．数字化配电网基本组成和对通信的需求
2．数字化配电网通信基本架构研究
3．通过对数字化配电网所需信息量的评估、配网通信的规划流程、配网通信技术优选等方面的分析，为配电网中选用
何种通信方式，如何建立优化的配电通信网提供理论依据。
在配网信息量的评估上，主要研究数字化配电网所需信息
的类型，总量等，并对于配网将要达到不同监控程度所需
要信息量进行相应的分类总结。
4．针对主流配网通信技术进行优选。主要针对两个方面分析，一是对已有技术的评估，二是紧跟通信发展的新技术，尝试将一些新的技术引入配网通信中，比如WSN（wireless sensor network）无线传感器网络等技术，并对新技术的使用进行评价。
5．最后按照自建和租赁两种方式分析典型数字化配电网通信网建设模式。
第二章、数字化配电网和通信特点
2.1 数字化配电网的特点
1.数字化配电网监控范围广。包括开闭所、配电所、出线开关、分段开关、联络开关、重合器、环网柜、柱上开关、箱式变、小区变、公用配变、故障指示器、补偿电容器等。
2.设备多，测点多，覆盖面广，总信息量大，测点容量小，配电网受扩容，城建影响大,配电网网络接线变化频繁经常需要根据城市建设和改造的要求进行线路改造工作，经常需要在线路上进行业扩报装工作
3.随着用电负荷密度的增长，城市终端变电站的数量将逐渐增加，变电站的供电半径将逐渐减小。
2.2数字化配电网的控制管理系统的组成与主要功能
数字化、智能化配电网即通过先进的计算机技术、数字系统控制技术和宽带网络通信技术实现了对配电网运行的全面、高效、精确的掌控，是对电力系统，通信系统和信息系统的高度集成，简单来说就是实现从变电到用户用电全程的监视、控制和管理综合自动化管理系统即数字化、智能化的配电管理系统（DAS）。近阶段，我国的一个完善的数字化配电网管理系统应具备以下功能子系统。
1.配电自动化(Distribution Automation -DA)DA实现的是配电
网中最基本和最重要的自动监控功能。DA不仅包括变电站自动化和馈线自动化,还包括很重要的无功和电压调控等功能系统。
1）配电变电站自动化 (Substation Automation 一SA)
SA 是指将对配电变电站内的监测、保护、控制及信息传输有机综合而成的一个自动化系统,可提高变电站运行的可靠性,提高劳动生产率,简化系统,减少变电站占地面积,降低造价,减少维护工作量。变电站自动化系统还往往是馈电线自动化中信息传递与处理的工作主站,也是执行调度端下达命令的工作子站。当今,SA系统因其完备的功能、有别于过去的功能各自独立和相互元信息交换的变电站监控系统,而被称为变电站综合自动化。在配电网的低压网络中,有若干配电变压器,其参数的远方监视和补偿电容自动投切,可视为 SA 的特殊形式。
2）馈线自动化 (Feeder Automation-FA)
FA广义上包括配电网高压、中压和低压三个电压等级的线路自动化。对于高压配电线路,其负荷一般是二次降压变电站；中压配电线路其负荷可能是大电力用户或配电变压器;而低压配电线路,其负荷则是广大的用户。各电压等级馈线自动化有其自身的技术特点,特别是低压馈线,从结构到一次、二次设备和功能,均与高、中压馈线有很大区别。目前论述FA,是指中、高压的馈线自动化,特别是指中压FA,在我国尤其是指1OKV 馈线。故通常所指的FA主要是指此范围。FA的功能主要为运行状态监测,对馈线的远方与就地控制,馈线故障后实现对故障区的定位、隔离、负荷转移和恢复供电,以及无功补偿和调
压。
3）DFACTS 技术。
应用于输电系统的柔性交流输电系统（FACTS) 技术,近年扩展到配电网, 故称为 DFACTS技术。这是一大类电力电子技术在配电网中的应用。目前主要指固态断路器（SSB)、静态调相器或静态无功补偿(STATCOM)、动态电压恢复器 (DVR)、谐波抑制装臵等。DFACTS 技术的推广使用必将引起配电网自动化更新更高层次的发展。
4）远方抄表系统及其他配电自动化技术。
2.配电网实时数据检测与监控系统(Supervisory Control and Data Acquisition-SCADA)。
配电网的实时数据检测与监控系统,是DMS实现自动化管理的基础。在电力系统中,SCADA系统均是通过通信系统传送信号。配电网中的SCADA,既包括配电变电站中的 RTU 与调度端的主站 (Master Station-MS) 之间实时数据的传送、接收与处理,还包括沿馈电线装设的FTU,TTU的信息传送、接收与处理。
3.配电网地理信息系统(Geographic Information System-GIS)
地理信息系统能准确地给出事物的地理位臵。将GIS引入配电网中应用 , 是DMS的重要特点之一。因为配电网的设备多而分散,网络节点多,且网络走向与城镇建筑、街道等地理信息关系密切。将自动绘图 (Automatic Mapping -AM)与设备管理(FacilityManagement-FM)功能建立于 GIS 平台上,形成一个AM/FM/GIS 系统,可以更方便、更直观地对配电网进行运行管理。该系统离线应用时,不但可以表明网
络内设备的状态,还可与 SCADA配合,通过着色等方法的在线应用,显示配网潮流、电压分布、故障位臵等。此外,GIS具有辅助配电网发展规划设计的功能。借助 AM/FM/GIS系统,可以实现用户信息系统、停电管理系统等特殊功能系统。
4.配电网的负荷管理 (Load Management-LM)
在DMS系统下的负荷管理是指根据用户的用电量、电价、气候条件等因素进行综合分析,制订负荷控制策略和计划;对集中负荷进行监视、管理与控制;此外,还有估计负荷的预报模型和控制方案评价研究的功能。可以认为,LM是DMS系统面对负荷的各种预报、监控、管理功能的综合。
5.配电网的应用软件
这里所指的是处于配电网调度层的分析软件组,常称为电力系统软件 (Power ApplicationSoftware-PAS)。这包括若干保证安全可靠供电、潮流计算、分配负荷、优化电压/无功的多种应用软件。这一大类软件又可分为基本应用软件与派生应用软件。前者如潮流计算、网络拓扑分析、状态估计、短路电流计算、电压元功控制、负荷预报等;后者如网络重构、变电站负荷分配、馈电线负荷分配、按相平衡负荷等。此外还有专用应用软件,如小区负荷预报、投诉电话热线处理、设备管理等。
6.需方用电管理(Demand Side Management-DSM)
需方用电管理含有控制与自动化的内容,更多的是一种管理,但不同于前述的负荷管理。DSM 是指电力供需双方通过电力市场实现密
切配合, 建立一个良好的生产与消费的关系,达到提高供电可靠性,
减少能源消耗及供需双方的费用支出的目的。DSM包括负荷管理、用电管理、抄表系统、需方发电管理等内容,可见,DSM比LM涉及范围广;LM的进一步发展是DSM。DSM 与LM的区别在于:DSM要求用户有效参与,而在LM方式下,用户是被动的。
对于数字化配电网管理系统的功能,归纳起来,不外乎是根据安
全监视、控制和保护三个基本功能要求,通过信息、可靠性、经济性、电压与负荷共五个管理过程,及其相互独立又互有联系的过程功能来体现。任一具体的自动化系统往往由两个或两个以上管理过程结合来完成。例如电压/无功控制功能就由信息管理提供信息,电压管理给出控制手段,经济性管理给出控制指标, 三者结合完成相应功能。在这里信息的准确及时采集和可靠稳定的传递是一切功能实现的基础，而通信系统就是实现这一目标的基石。
2.2数字化配电网管理系统发展趋势
由于数字化配电网的发展变化，与之相对应的数字化配电网管理系统也有新的发展：
1.管理规模逐步扩大，网络越来越复杂。
2.DA方案由自动分段/重合器向电流型/集中控制发展。
3.配电自动化系统基本模式分层控制得到确认。
4.管理的功能由单一配电SCADA向SCADA/DA/DMS /DG（分散发电）/DSM（需方用电管理）/电网效益和实用的配网规划工具综
合管理系统发展。
5.AM/FM/GIS配电管理向SCADA/DA一体化发展。
6.一次设备/FTU 由进口逐步国产化。
7.一次/二次系统逐步统一向智能化开关发展。
总体上来说，目前这一阶段的数字化配电网管理系统应实施的单项功能大体如下 :
(1)SCADA功能;
(2)变电站自动化SA(Substation Automation);
(3)馈线自动化FA(Feeder Automation);
(4)自动绘图/设备管理/地理信息系统AM/FM/GIS;
(5) 配电系统高级应用软件(DPAS),包括网络拓扑NT、状态估计SE、潮流计算PFC、负荷预报LF、短路电流计算SCC、电压无功VQ、培训仿真DIB等;
(6)配电工作管理DWM(Distribution Work Maagment)；
(7)故障投诉TC(Trouble Caning);
(8)用户信息系统CIS(Consumer Infomation System);
(9)负荷管理LM(Load Management);
(10)远方抄表系统AMR(Automatic Message Recording)。
对上述单项功能,我们习惯将其中变电站自动化SA和馈线自动化FA两项功能合称为配网自动化(DA),实际上亦就是配电自动化的基本功能, 或可称为配电自动化的基础。而负荷管理LM和远方抄表系统AMR等通称为配电需求侧管理 (DSM,Demand Side Mamgep mmt)。DA
和DSM,再以SCADA系统为基础,加上 DPAS以及以AM/FM/GIS为平台的其他管理功能,便组成了集管理和控制功能于一体的综合系统,这就是配电网管理系统（DMS），也是数字化配电网近阶段要实现的主要功能。下图所示是配电管理系统组成的示意图。从图可以看出 ,DMS 系统的各子系统均为相对独立的计算机应用系统,它们通过通信系统互联成为一个整合系统。综上分析,我们可以把数字化配电网分为三个部分:配电管理系统(DMS)、配电自动化系统(DAS)和配电需求侧管理(DSIU)系统。
该系统对配网一次设备的信息取量应遵循以下原则：
1.有助于配电网运营部门真实掌握、分析配电网和设备的运行状况。
2.当事故发生时，能简捷、明了地反映配电网变化，有助于配电运营人员判断事故原因，并据此采取相应措施。
3.有助于运行人员、规划人员等积累数据；掌握配电网和设备的
变化趋势。
4.根据设备及运行的具体需求情况，可以对信息量进行适当的选择和调整。
根据以上特点，决定了数字化配电网管理系统具有如下典型特点：
1.监控对象（用户电表、配电变压器、分段开关和联络开关）数量多、安装地点分散，一个监控点常常只有一台设备，信息量小；
2.监控对象室外安装，运行环境条件恶劣；
3.配电网的发展有一定的不可预见性，其拓扑结构和运行方式总是处于经常变更的过种中，因此数字化配电网的通信网的拓扑结构和运行方式也应该能够适应这种经常变更的要求。
2.3 数字化配电网管理系统对通信系统的主要需求
根据典型配电网的特点和数字化配电网管理系统要实现的目标，一个数字化配电网通信规划的设计主要取决于相应配电网的规模和要求实现的具体希望水平。由于数字化配电网系统拥有众多的配变、用户变、箱变、开闭所、配电变压器、柱上开关、分段开关、并联补偿电容器、用户电能表和重要负荷等电气设备，站点一般会有成百上千甚至上万个之多，地域分布广、种类多、运行状态复杂、自然环境恶劣，要对这些设备进行实时监控就需要安装大量的RTU、FTU、DTU、TTU等终端设备，规模较大的配电网还要配臵子站。因此，数字化配电网的通信信息有如下特点：
1．通信节点数量相对较大
中心城区智能配电网的规划和建设研究 发表时间：2019-03-27T16:23:08.217Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：董彬彬 [导读] 摘要：我国经济的高速发展离不开电力系统的有力支撑，而配电网身为电力系统中连接供电厂与用户的桥梁，其的运转水平与质量将直接影响到人们正常的生活水平。 （广东电网有限责任公司茂名信宜供电局 525300） 摘要：我国经济的高速发展离不开电力系统的有力支撑，而配电网身为电力系统中连接供电厂与用户的桥梁，其的运转水平与质量将直接影响到人们正常的生活水平。如今，城市的中心区域配电网往往会承担着高负荷、高密度等供电任务，处于整个配电网的核心区域，所以对于中心城区配电网的建设就显得尤为的重要了。随着各项先进技术的不断普及和应用，如今的配电网已经再向着全面智能化的道路不断的前进。笔者将结合自身多年的经验与学识，从配电自动化系统以及分布式电源等领域进行着手，深入的探讨如今智能配电网在中心城区的建设与探究，以期望可以为我国的智能配电网系统提供一定的帮助与参考。 关键词：中心城区；智能配电网；改造研究 智能电网作为电网发展的趋势，已经成为目前电网建设的研究热点。南方电网公司的发展目标为建设以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。 1.智能配电网规划目标的构建 1.1网架和设备的规划 配电网是由架空配电线路或电缆线路、配电变压器、断路器、补偿电容器、开关柜、各种开关设备等一次设备和继电保护、自动装置、测量和计量仪表、通信和控制设备等二次设备组成。配电网架规划是实施配电自动化的第一步。 1.1.1网架规划 网架满足安全性、可靠性、经济性要求，具有较强的灵活性和适应性，接线清晰可靠；正常供电方式能满足N-1准则，特别重要用户能满足N-2要求，N-1率达到100%。线路接线方式以双联络为主，单联络为辅，原部分复杂的多联络方式将按上述两种接线方式进行重组或优化改造。改造完成后，环网率达到100%，开关设备自动化比例达到100%。 1.1.2设备规划 对运行年限较长及运行状况较差的10kV开关柜进行更换，使之满足配电自动化建设要求；在现有运行状况良好但不满足配电自动化要求的环网单元、配电室开关柜的10kV开关柜加装电动操作机构、CT、辅助接点、故障指示仪等；业扩及城网改造设备，将按照配电自动化要求进行配置；改造完成后，试点区域内10kV线路设备自动化覆盖率达到100%。 1.2分布式电源的接入 电源目标： 分布式电源一般来说是一些分散在用户附近的小型发电单元，有风力发电、微型燃气轮机等。通常情况下，分布式电源不需要高压配电，根据自身的实际情况，主要需要中压或者低压的配电，而且自身具有波动性和随机选，并没有固定的数值。这也构成了智能配电网的另一个建设目标“即插即用”。想要对分布式电源进行有效的控制，就需要先了解其的特性。由于风能、太阳能等并不具备准确测量的能力，往往有着很大的随机选和波动性，很容易让电网的运行造成不稳定的因素，从而带来深远的影响。因而在智能配电网系统中需要建立动态实时系统，要全天候的无时不刻的对分布式电源进行有效的控制，实时的监测其的运行状态和功率因素等数值。 微网目前也是智能配电系统中的一个重要的因素，利用其的自身特性，可以有效的提升分布式电源的可靠性，提升电能的传输质量，并能提高对能源的使用效率。构建微网智能系统时，要通过静态开关实现和电网的联通，根据不同的运行状态，自主的选择并网还是孤岛，并能通过计算机的高速运算得出结论，有效的实现两种运行状态之间的不断转换。 2.中心城区智能配电网建设与规划研究 2.1与城市发展环境相协调的智能配电系统建设规划研究 我国人均土地资源相对较少，随着工业化进程的加快，土地资源愈发紧张。配电系统规划需与城市规划相协调，在配电系统规划中必须考虑环境因素和视觉美化因素，同时合理地利用土地等紧张资源，提高电网供电能力和优化资产利用率。实际规划中应通过梳理相关政策、标准和指导性文件，实地调研典型城市的配电系统规划与城市规划工作的衔接情况，归纳分析城市发展对配电系统规划资源和环境约束，提出优化配电系统与城市规划协调机制的建议方案。研究在资源和环境约束下的配电系统供电能力挖掘和规划方法、城市地区电缆接线模式、无功配置、中性点接地方式、继电保护和配电自动化方案；研究提高配电设备与周围环境的视觉相容性的方法等等。 2.2智能电网新型负荷特性下的负荷分析预测研究 用户互动是智能电网的一个显著特征。传统电网中绝大部分中低压配电用户都无法主动参与电网运行控制，且只有少量大型工业用户能够参与负荷调控。在下一代智能电网中，借助双向通信与网络技术，中低压配电用户能够根据实时的电价信息选择用电设备的开关时间，从而在高峰负荷时产生平移负荷消峰作用。这将从根本上对改善负荷曲线、提高电网利用效率发挥积极作用。同时，智能电网中大量中低压用户与大量储能设备（例如电动汽车）的参与电网互动为负荷曲线的改善提供了可能，这部分负荷调控潜力在上海这样的大城市能够达到10~20%以上，将可能进一步改善负荷曲线。这对缓解城市地区供电紧张、挖掘电网供电潜力具有重要价值。负荷分析和预测是电网规划的基础和依据，研究智能电网的新型负荷特性与负荷预测方法以及电网规划建设的应对措施对智能电网的规划建设具有重要意义和很高迫切性。 2.3电源接入原则 （1）根据电力系统的相关规定，在接入分布式电源的时候，对其安装的继电保护与安全自动装置需要符合行业的继电保护技术规程，不得违规操作。（2）需要有明确的并网点来应对分布式电源的系统接入，在构建智能分布式配电系统时，要充分的考虑到其的最大输出容量，以及短路电流的水平，满足构建的标准，让分布式电源用户可以顺利方便的自发自用，减少不必要的麻烦和隐患的发生。（3）智能配电网的建设也需要满足国家各项的电能指标，一旦发现有问题的存在，必须要进行第一时间的严肃处理。（4）对智能配电网分布式电源的实时监测与控制的设备，也需要进行认真负责的对待。要对所监测的内容进行及时的反馈与评估，达到信息的及时分享等效果。
实现智能配电网规划的关键在于研究开发适合其特点的方法与工具。文章基于第23届国际供电会议规划分会（CIRED2015-S5）中的相关议题，从负荷模拟和预测、网络模拟和表示、规划中广泛涉及的电气计算和分析3个方面介绍了与智能配电网规划有关的方法和工具，旨在为该领域的研究开发人员提供参考与借鉴。 0引言 传统配电网规划一般仅考虑了最严重工况的情形（如最大负荷的预测值），而采用节点负荷的历史极大值对配电网荷载能力及电压分布进行校核计算，这样造成规划方案一般都会事先预留较大的容量裕度，且对配电设备一般不设置监控手段。在负荷增长率较快和无分布式电源（DG）接入的情况下，这种传统方式尚有其合理性。但是，随着智能配电网的发展，负荷越来越主动，可再生能源发电占比越来越高，造成电网运行中的不确定因素越来越多。如果仍然采用传统确定性的规划方法，必然造成电网容量的利用率低、投资建设成本高、故障风险难于掌控等负面后果，而这些又都有可能成为大规模可再生能源接入的障碍。 为了提高电网建设的经济性，未来的规划应该主要考虑大概率事件以及小概率大损失事件，这依赖于对长期历史数据的统计分析，以及对实时运行数据的监测管理，而这又依赖于量测技术和智能装备技术的发展。相应地，配电网规划方法和工具的研究重点也将发生变化，主要体现在以下3个方面： 1）考虑不同的负荷量测方式和预测方式。由于可以利用从智能电表获得的时间序列数据，因此可实现基于每小时/每季度的电能计量数据构建较为精确的负荷模型，包括一年以上的预期负荷变化曲线以及描述这一预期变化曲线的正态分布函数。 2）考虑低压网络（LV）规划的需求。由于在低压系统中接入了大量可再生能源，出现了像电动汽车这样具有潜在高同时率的新型负载，并且要求更高的供电质量和用电效率，因此，配电网规划重点必然会逐渐从中压系统转向低压系统。 3）摒弃传统的确定性建模方法。由于需要考虑可能出现的风险、量测和控制手段变化以及规划模型的经济性，在对长期规划方案进行选择时，应采用负荷和DG出力的概率模型来模拟风险，通过合适的概率密度函数来描述未来发电和需求的不确定性。另一方面，应采用概率潮流计算方法，在模型中用概率密度函数取代一个个确定性的数值，潮流计算结果则由期望值及其概率分布组成。 国际供电会议（CIRED）致力于展现和推广供电技术及管理方面先进的技术与理念，包括网络元件、电能质量、运行控制和保护、分布式能源、配电系统规划和DSO监管等6个研究分会。其中，配电系统规划分会（S5分会）包含以下4个议题：风险管理和资产管理、网络发展、配电规划、方法及工具。本专题连载分别对应上述4个议题，推出了4篇系列文章：系列文章之一介绍了配电网消纳高占比可再生能源的风险管控方法；系列文章之二和之三分别介绍了配电网的技术发展方向和智能配电网规划的关键技术；本文为系列文章之四，主要介绍能够支持配电网规划和投资的创新性方法、模型与工具；后续还将有3篇文章，主要介绍与智能配电网规划和运行有关的案例分析。
第一章概述 1.名词解释 1）配电系统：配电区域内的配电线及配电设施的总称。它由变电站、配电站、配电变压器及二次变电站以下各级线路、发电厂直配线路和进户线及用电设备组成。 2）配电系统自动化：（DSA）“是利用现代电子、计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据等配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。” 3）SCADA:(SCADA系统)即数据采集与监视控制系统。是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。4）SA(变电站自动化)：包括配电所、开关站自动化。它是利用现代计算机技术、通信技术将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。 5）FA（馈线自动化）:包括故障自动隔离和恢复供电系统，馈线数据检测和电压、无功控制系统。主要是在正常情况下，远方实时监测馈线分段开关与联络开关的状态及馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方分合闸操作；在线路故障时，能自动的记录故障信息、自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对未故障区段的供电。 6）DMS（配电管理系统）:就是利用当前先进的计算机监控、网络通信、数据处理技术对配电的运行工况进行监视、控制，并对其设备、图纸和日常工作实现离线、在线管理，提高配电运行的可靠性和故障自动分段、故障快速处理。包括配电网SCADA、配电网的负荷管理功能(LM)和一些配电网分析软件（DPAS），如网络拓扑、潮流、短路电流计算、电压/无功控制、负荷预报、投诉电话处理、变压器设备管理等。 7）LM（配电网的负荷管理功能）：负荷管理提供控制用户负荷，以及帮助控制中心操作员制定负荷控制策略和计划的能力。其中削峰和降压减载为其主要的两个功能。 8）DPAS（配电网分析软件）:配电系统的高级应用软件为配电网的运行提供了有力的分析工具，主要包括：潮流计算、负荷预测、状态估计、拓扑分析、电流/阻抗计算及无功电压优化等。 9）AM/FM/GIS（配电图资系统）:是自动绘图AM（Automatic Mapping）、设备管理FM（Facilities Management）和地理信息系统GIS（Geographic Information System）的总称，也是配电系统自动化的基础。 10）DSM（需方用电管理）:实际上是电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗和供需双方的费用支出的目的。其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面。 11）FTU:馈线自动化测控终端, 是一种集测量、保护、监控为一体的综合型自动监控装置 12）TTU(distribution Transformer supervisory Terminal Unit，配电变压器监测终端):对配电变压器的信息采集和控制，它实时监测配电变压器的运行工况，并能将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，提供配电系统运行控制及管理所需的数据。 13）RTU：Remote Terminal Unit 微机远方终端/变电站远方终端。 2.问答题 (3)我国配电网有哪些主要特点？ 1>城市配电网的主要特点 1》深入城市中心地区和居民密集点，负载相对集中，发展速度快，因此在规划时应留有发展余地。 2》用户对供电质量要求高。 3》配电网的设计标准较高，在安全与经济合理平衡下，要求供电有较高的可靠性。 4》配电网的接线较复杂，要保证调度上的灵活性、运行上的供电连续性和经济性。 5》随着配电网自动化的水平提高，对供电管理水平的要求越来越高。 6》对配电设施要求较高。因为城市配电网的线路和变电站要考虑占地面积小、容量大、安全可靠、维护量小及城市景观等诸多因素。 2>农村配电网的主要特点 1》供电线路长，分布面积广，负载小而分散；用电季节性强，设备利用率低。 2》发展速度快，存在建设无规划，布局不合理，施工无设计，设备质量差等先天不足。 3》农电队伍不稳定，专业水平不理想。
电力系统自动化配网智能化建设探讨 发表时间：2016-01-11T16:26:05.023Z 来源：《电力设备》2015年6期供稿作者：叶远红 [导读] 贵州电网有限责任公司六盘水供电局加快城市配网自动化建设，推进城市配网智能化已经成为提高配电网运行效益的必然要求。（贵州电网有限责任公司六盘水供电局贵州六盘水 553001） 摘要：本文从电力系统配网自动化建设原则出发，分析了我国配电网建设情况，针对现阶段我国配电网建设存在的问题，提出了电力系统自动化配网智能模式技术的应用思路。 关键词：电力系统；自动化配网；智能化建设 引言 新时期下，伴随着城市化进程的加快，电能在城市经济发展和居民生活中所扮演的角色越来越重要，而且当前用电量需求逐年提高，对城市配网的系统化和自动化都提出了更高的标准。加快城市配网自动化建设，推进城市配网智能化已经成为提高配电网运行效益的必然要求。 一、电力系统配网自动化建设原则 1、实事求是原则 目前，我国城市配网的自动化水平相对较低，一些城市虽然建设或引进了一些先进的自动化设备和管理系统，但也存在应用层次比较浅、建设水平比较低的问题，导致资源被严重浪费。造成这一问题的主要原因是配网自动化建设比较盲目，前期缺乏对本市配网运行管理需求的实际调研，使得建成的自动化配网与实际需求相脱节或难以适应该市的配网实际运行情况。因此，在进行城市配网自动化建设时一定要坚持实事求是原则，所建立的自动化配网要符合城市的实际发展水平，以确保自动化建设能够真正提高配网的运行效益。 2、可靠性原则 可靠性原则是城市配网自动化建设中非常重要的原则，是保障城市配网供电服务质量的基础。尽可能降低配电网络发生故障的几率，落实可靠性原则，应从以下几方面入手： 首先，保证设计布局的可靠性。为了保证城市供配电环节的可靠性，首先应该对整个城市配网进行合理规划和科学设计，从配网建设源头开始就要杜绝网络结构中可能会存在的不稳定隐患。其次，保证城市配网通信系统的可靠性。即保证城市配网通信系统的可靠运行，特别是重要配电设备之间通信传输链路的可靠性。第三，保证配电设备的可靠性。主要是保证ＦＴＵ、开关和网络信息等重要设备的可靠性。第四，保证电源的可靠性。 3、安全性原则 电能在为经济发展和人民生活带来巨大便利的同时，也可能会因为使用不当而给使用者的生命和财产安全造成毁灭性的打击。因此，在进行城市配网自动化建设时，应该始终贯彻落实配网运行的动态监控制度，当城市配网发生局部故障时，能够对故障设备自动进行应急处理，同时发出警报通知运行管理人员，以确保系统故障得到及时解决[1]。 二、我国配电网的相关建设 1、采用先进设备 配电网的建设目标是随着技术的不断更新逐渐实现智能化的工作。在配网建设的过程中，智能开关的建设必不可少。智能开关可以将通信系统和电网进行连接，在整个电网的运行过程中起着重要的作用。智能开关可以通过不断运行，使得整个电网的构架进行连接，通过电网实时监测及时地发现问题，查找出故障的原因。同时，在进行智能开关建设的基础上还进行智能开闭站的建设和更新，使得电网的建设更加智能化，可以不断遥控相关电网和进行电网的观测，提高智能化的管理水平。 2、科学规划配电网建设 配电网的建设过程中，要科学地进行规划，不仅要考虑经济效益，还要考虑社会和环境的效益。在进行设计的过程中，要充分地考虑到不同的地理环境和人文环境，对突发的问题要考虑全面。 3、新能源利用 因为能源的种类众多，对于这些存在形式多样的能源，要合理地进行相关的利用。因为现阶段清洁能源的不断开发，发电不再仅仅依靠传统的煤炭等不可再生能源，而是向着风能、热能等这些新型发电能源的方向发展。因此，要及时地对这些新型的能源加以利用，灵活地开发不同的发电模式，以加强电网的管理和使用，保证电网能够更加智能化[2]。 4、加强通信网络的建设 通信技术是配电网络发展的重要方面。通信是连接配电网之间的重要桥梁，其好坏直接影响到整个配电网的实用程度。如果开闭站的光纤覆盖率较低的话会直接影响到电网的正常运行和智能化的管理。因此，在进行智能化电网的发展过程中，对于SHD网络和配电室、箱变等地方的无源光网络要重视。 三、现阶段我国配电网建设存在的问题 1、地域差异使得智能化的普及存在困难 我国的地域差异较大，城市的发展较为迅速，可以和日益发展的智能化系统设施进行配套，但是农村作为经济较为落后的地区，许多的基础设施还处在建设的过程中，基础设施的发展远远跟不上电网智能化的发展要求。而且农村的电网改造工程任重道远，现阶段农村主要还是采用低电压和电网，要想实现电网智能化的建设是一个较为庞大的工程。 2、落后的配电网给改造带来问题 因为早期的配电网建设是受到当时的条件和地域因素影响较多，造成以前的网络建设较为简陋，要想对电网进行全面的改造是一个较大的工程，不仅需要人力财力的投入，还要有相关的技术支持和对基础设施的改造。这样的工程十分浩大，需要较长的时间才能完成，这也是影响电网智能化的一个重要因素。其实，在进行建设的过程中可以采用循序渐进的方式，不断随着技术的更新来进行建设，使得网络
配电网供电可靠性的评估算法 配电系统可靠性的评估方法是在系统可靠性评估方法的基础上,结合配电系统可靠性评估的特点而形成的。配电系统可靠性评估的大致思路是根据配电系统中元件运行的历史数据评价元件的可靠性指标，根据网络的拓扑结构、潮流分析、保护之间的配合关系以及元件的可靠性指标评价各个负荷点可靠指标，最后综合各个负荷点的可靠性指标，得出配电系统的可靠性指标。 目前研究电力系统可靠性有两种基本方法：一种是解析法，另一种是模拟法。 一：解析法：用抽样的方法进行状态选择，最后用解析的方法进行指标计算。 （1）故障模式影响分析法：通过对系统中各元件可靠性数据的搜索，建立故障模式后果表，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所有状态进行检验分析，找出各个故障模式及后果，查清其对系统的影响，求得负荷点的可靠性指标。适用于简单的辐射型网络。。 （2）基于最小路的分析法：是先分别求取每个负荷点的最小路，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，根据网络的实际情况，折算到相应的最小路的节点上，从而，对于每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标。算法考虑了分支线保护、隔离开关、分段断路器的影响，考虑了计划检修的影响，并且能够处理有无备用电源和有无备用变压器的情况。 （3）网络等值法：利用一个等效元件来代替一部分配电网络，并将那部分网络的可靠性等效到这个元件上，考虑这个元件可靠性对上下级馈线的影响，从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。 （4）分层评估算法：利用系统元件的可靠性数据与系统网络拓扑结构建立了系统的可靠性数学模型，在基于故障扩散的分层算法来进行系统的可靠性评估。可快速算出可靠性指标并找出供电的薄弱环节。 （5）基于最小割集的分析法。最小割集是一些元件的集合，当它们完全失效时，会导致系统失效。最小割集法是将计算状态限制在最小割集内，避免计算系统的全部状态，大大节省了时间，并近似认为系统的失效度可以为各个最小割集的不可靠度的总和。当每条支路存在大量元件时，计算量显著降低；且效率高，编程思路清晰，易于实现。本方法的关键是最小割集的确定。 （6）递归算法：先将网络用树型（多叉树）数据结构表示，利用后序遍历和前序遍历将每一馈线都用一包含了此馈线的所有数据节点来表示，由负荷点所在的顶端依次往上递归，并保留原节点，这样不仅可以算出整体可靠性指标，还可以算出所有负荷点的可靠性指标。 （7）单向等值法：将下一层网络单向等值为上一层网络，将断路器/联络开关间的元件和负荷点等值为一节点，再由下而上削去断路器/联络开关，最终可等值一个节点，便可得出整体的可靠性。由于馈线中有熔断器、变压器等存在，因此在等值前后整个网络的可靠性指标
智能配电网技术在配电网规划中的应用余声望 发表时间：2020-01-16T10:44:19.817Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：余声望[导读] 摘要：随着人们生活质量的提高，用电量需求也在不断增加，这给电力企业带来了极大的运维压力。 广东电网有限责任公司湛江供电局 524400摘要：随着人们生活质量的提高，用电量需求也在不断增加，这给电力企业带来了极大的运维压力。伴随着科技的进步，智能配电网逐渐成为配电网规划的主流，智能技术在配电网中的应用，推动了电力行业的持续发展，提高了供电效率和安全性。但是目前我国的智能配电网技术还处于初级阶段，在管理层面和技术层面都还存在着一些不足，如：管理方面不够成熟，技术层面的要点掌握还不到位等。因 此还需要进行更深入研究，以确保电力系统安全高效运行，促使智能配电网技术在电力行业中发挥出更大作用。 关键词：智能配电网；配电网规划；应用 一、配电网运行管理的不足 1.1建设水平落后 现阶段，配电网的建设水平相对落后。经济发达地区和落后地区的智能配电网应用水平存在较大的差距，经济发达地区设计科学合理，供电也更加高效；但经济落后地区智能配电网建设相对滞后，导致其供电可靠性较差、电压质量不满足要求，在一定程度上影响了用户的用电体验，同时不利于塑造良好的企业形象。 1.2管理方式不科学 配电网运行管理的水平和手段还是存在着很大问题，管理不科学，导致线路损耗过大、负荷过重、停电频繁等问题的出现。严重影响广大用户的正常生活，也给电网运行维护带来较大压力。 1.3自动化程度低 目前配电网的自动化程度还是远远落后于输电网，总体的供电效果不佳，一定程度上影响了供电质量，也降低了供电可靠性。 二、智能配电网技术在配电网规划中的具体应用 2.1智能自动化技术 随着配电网规划的不断发展，智能自动化技术被广泛应用于配电网实际运行中，智能自动化技术在配电网规划中的应用实现了对配网自动化规划方案内容的有效规范，并带动相关技术人员在实际工作开展过程中能充分发挥智能调度信息一体化功能，构建相应的配电自动化主站，且形成主站、子站等。继而便于系统操作人员开展相应操作行为。此外，智能自动化技术在配电网规划中的应用也逐渐实现了智能预警运行模式，因此操作人员可通过监测信息的观察及时发现配电网运行过程中存在的故障问题，最终将故障损失降至最低。另外，智能自动化技术也逐渐实现了实时调度、远方监控、分布式等功能，并基于用户终端配电设备的基础上实现了对用户信息的有效采集及处理，保障了骨干网络通信需求，且提升了信息整体利用效率。 2.2参数量测技术 参数量测技术也是智能配电网技术在配电网应用中的表现形式，同时，参数量测技术在配电网中的应用也逐渐实现了数据向数据信息的转换。在此基础上便于相关技术人员在对系统进行操控的过程中可通过对数据信息的分析全面掌控评估电网运行现状，避免配电网运行过程中呈现出的用户窃电行为，同时达到精准化的电费评估效果。此外，在传统配电网中电磁表计的应用已经无法满足智能配电网发展需求，因而在此背景下应强调对参数量测技术的应用，从而达成电力部门与用户间的双向沟通，缓解传统配电网规划中凸显出的高峰电费费率计算问题，达到最佳的费率计算状态。 2.3分布式能源发电技术 近年来，分布式能源发电技术被广泛应用于智能配电网规划中，而其技术的应用源自于《分布式电源接入配电网设计规范》。分布式能源发电技术的合理应用为用户带来了较大的便利条件，即通过在用户周围安置分布式发电的方式促使用户可利用用户端平台对系统运行方式进行操控，最终达到配电网平衡调节的目标。此外，就当前的现状来看，分布式发电可被划分为太阳能、生物质能及海洋能等几种类型，其缓解了传统配电网技术层面的问题，且实现了不消耗化石燃料发电过程。同时，并网方式较为灵活也是分布式能源发电技术凸显出的优势。为此，应强化其在配电网规划中的合理运用。 2.4电动汽车充换电技术 在《电动汽车充换电设施接入电网技术规范》中强调了运用电动汽车充换电技术的重要性，因而在此基础上，政府在实施配电网规划过程中将其融入到其中，并对其展开大力推广行为，争取到2020年将电动汽车数量提升至400万辆。在配电网规划中电动汽车作为移动储能设备其可实现削峰填谷的配电网运行目标。为此，应提高对其的重视度，达到最佳的智能配电网运行状态。此外，在此背景下为了提升配电网运行的安全性，要求相关技术人员在对电动汽车交换电进行运用的过程中应安装滤波设备，继而缓解配电网运行中凸显出的电能质量问题，为用户营造高质量的用电环境。 三、智能配电网技术发展趋势 3.1智能配电网调度技术 相对于发达国家我国配电网发展较晚，落后于发达国家。配电网运行效果关系着社会发展和人民生活的质量，怎样更好的优化智能配电网调度技术进而得到了重视，关系着国家经济稳定、持续发展。智能配电网复杂度、规模大小关系着通讯范围，并且随着电力线载波技术的发展，网络化配电技术也得到了重视，在电网调度自动化与配电智能化中发挥举足轻重的作用，是实现配电网持续、稳定发展的根本。智能配电网调度技术综合了配网全景信息一体化的调度计划、信息搜集，形成了系统的运行控制体系与调度技术支持系统。智能配电调度技术具备线上决策控制功能，其中包含智能预警技术、优化调度技术、事故处理、恢复技术，提高了配电网运行效果。 3.2微网技术发展 智能配电网微网是基于电子技术、可再生能源下衍生的新型技术，具有储能性与综合性特点。智能配电网是储多技术结合并兼容，实现了热能与电能的持续供应。通过制定科学的管理方法实现配电工作控制，系统运行能够与并网一同展开实现了有效连接。微网技术能够为独立系统提供热能、电能，有助于配网灵活运行，进一步提升边远地区用户用电体验。 3.3 ADA技术发展
配电网自动化试题及答 案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
一、填空题（每空1分，共33分） 1.配电网按照电压等级分为：_______配电网，_______配电网，_______配电网。 2. 我国中压架空馈线的常见结构是___________、___________、______________。 3. 配电网的设计原则_____ __设计，__ ______运行。 4. 架空馈线终端单元FTU安装在户外，能经受恶劣环境，因此设计时，需要考虑 ________、_______、________等因素的影响，从而导致设备的制造难度加大， ______和造价的矛盾非常突出。 5. 馈线自动化系统中，和配电变压器配合的二次设备为________，一般具有 ______、_________、_________等功能。 6. 智能测控装置（IED）交流采样通道中，多路开关的作用是____________,采样保持器的作用是因A/D转换需要时间，将_________保持一段时间。采样保持器工作时，每一次采样保持分为跟踪和保持两个阶段。 7. 配电自动化系统在调度主站进行遥控操作时，操作和监护人员具备遥控权限 后，才能进行遥控操作，遥控过程分为，发送________和__________,在没有发送动令之前可以发送遥控_________命令。 8.常见的基带信号的编码波形有单极性________码、单极性________码、双极性 _________码、双极性________码、差_______码等。 9. 反馈重传差错控制，收端收到信息后，收端收到信息后，进行_________、并 将_______结果反送到发方，发方收到收方_______接收的报文后，这一次信息发送结束，否则，重新发送报文，直到接收到收方_________的报文。 10. RS232C为______异步通信接口，同步方式为________同步法，适用于_______ 通信。 二、多项选择题(每小题2分，共12分) 1.配电调度主站系统的典型的局域网络结构为__________。
智能化配电网的综合设计方案郭潇骏 发表时间：2019-07-19T16:29:46.437Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：郭潇骏[导读] 摘要：智能化配电网的改造工程是造福人民、满足经济发展需要的重大基础设施建设结合项目工程，对2020年全面建成小康社会有巨大的促进作用。 广东电网有限责任公司惠州惠城供电局广东惠州 516000摘要：智能化配电网的改造工程是造福人民、满足经济发展需要的重大基础设施建设结合项目工程，对2020年全面建成小康社会有巨大的促进作用。在建设项目的综合设计中，一方面要注重学习发达国家成功的先进经验，另一方面要立足自身的发展基础，发挥自主创新的积极作用，因地制宜，全方位优化设计方案，以满足基础电网的智能化建设，提高运行效率和可靠性。 关键词：智能化；配电网；综合设计；分析 1导言 所谓的智能化配电网技术就是将传统的配电网优化，利用先进的技术改进传统技术，从而使得电能的配送效率能够有效提升。这样一来就会从根本上适应现代化技术的发展趋势。目前我国经济发展需求就是要利用智能化技术优化我国的配电网技术，从而可以从根本上优化我国的配电网现状。 2网络配电与终端数据的设计方案 2.1根据输配电网络结构进行合理分析 要做好网络配电系统的设计，必须要科学合理地分析终端数据，确定优化改造的措施，确保配电线网设备系统管理科学合理，遵循网络构建的基础原则，对配电设备结构进行优化处理，消除整体线路存在的缺陷，提高环网率，提高输配电智能化自动化水平。 2.2终端线路自动化控制设计 针对配电网架空线路的类型安装实际需要，线路终端智能化、自动化的设计方法是在线路开关段加装相关传感器设备，满足故障迅速隔离的自动化需要；同时，实时监测线路中存在的故障隐患及其发生定点，及时反馈相关信息。 2.3数据采集与监控系统的升级设计 目前，智能化配电网采用的数据采集与监控系统，基本上是SCADA软件。在进行设计时，需要注意的问题是合理分析软件和网络模块间的接口形式，制定出主网络推送设计的相关图形，合理校验、分配其他相关信息，满足配电网综合模块智能自动化升级的条件。设计中还要注意其他自动化网络模块系统的相互关联和安全级别，耦合不同模块的数据信息并进行筛选，以确定所需要的信息。 3配电网的设备功能配置管理设计 3.1在线监测监控配置的设计 在配电网运行过程中，线路、开关、变压器以及调度管理都是随时发生变化的，对各种动态数据进行实时监测，对运行状态的安全性可靠性进行科学的分析，有效防范故障风险作用。因此，对在线监测监控配置的设计，必须按照电力行业规程，进行规范操作，确保设计审核标准与配电运行过程相适应，满足配电网设备系统运行降耗增效、安全平稳运行的需要。 3.2选取配电网络的适合模式 在进行配电网的智能化改造时，要按照实际电网的运行条件，选取相应的配电网络模式，明确变电站图形，优化科学地网络拓扑静态结构，使设备间有效连接配电网络，实现输配电设备的直观供电。 3.3智能化配电网主站的设计 3.3.1智能化配电网终端/子站的设计 智能电网配电终端的设计要根据国家规定的配电网技术导则要求，正确处理各个功能板块的关系。设计中注意以下设备功能之间的关系：开关站、配电室、环网柜、箱式变电站、柱上开关、配电变压器、线路、监测以及控制的设备装置。一般为模块化设计，遵循的基本原则：稳定性、安全性、可靠性、维护方便性和可扩展性。智能化配电网配电子站的设计。一般的配电子站是开关站或配电站的组成部分，主要具备集中与转发终端数据的功能。 3.3.2综合设计通信系统 智能化电网建设的目标，是电网运行管理和客户服务实现自动化。所有的电网运行过程都是通过计算机网络的智能软件实施完成，包括线路维护、电能计量收费、设备的运行质量实时监测等。因此，在设计中通信系统的设计是综合性较强的设计内容，需要多电网内运行设备的需求，做通盘的考虑，统一进行规划。一方面提高了设备的利用率，减少了设备运行的损耗；另一方面实现了不同模式的强强联合，提升了电网的智能化水平。第一，处理好主站与子站的关系，做好综合配比设计。一般的主站与子站的连接都是骨干层通信网络，终端为接入层，设计时，应采用多种连接方式的组合，以备信息传输非正常状态下，选择正确的路径。 4智能化配电网络管理的设计 4.1在设计中需要注意的问题 第一，确定能够实现信息共享的全网管理模式。第二，具有数据信息的高效采集和分析处理功能。第三，符合综合数据信息与部门数据信息交互分析处理的技术需求。第四，有效监测、故障排除以及高效控制。在设计中，主要对综合性网络发令平台的控制调度功能进行优化，实现综合性配电网的可靠输送。第五，人机交互的方便快捷高效。智能化配电网的网络管理系统，主要内容是通过采集和处理信息实现对电网稳定安全运行的有效控制，需要人工操作与软件自动化处理的有机结合。在设计过程中，考虑到操作人员的操作能力和专业技术能力，选用较为直观的软件，方便人机交互的高效便捷。 4.2故障隐患处理的自动化设计 全方位的信息共享提高了智能化电网运行过程中的故障隐患处理自动化质量。首先，数据库及时把故障隐患信息由相关子站上传总站，相关部门的工作人员快速了解信息，及时做出正确的判断，发出指令，进行配电网运行中故障隐患的修复。其次，系统及时进行信息理转化。在设计中，根据实际需要加装的软件必须具有信息转化功能，满足人工操作需要。一般的工作人员在实地操作中，需要的信息应该满足工程应用价值特点。所以，系统软件诊断和分析处理的信息，需要具备科学的转化功能。 4.3配电调控的自动化设计
配电网故障恢复与网络重构 [1]邹必昌.含分布式发电的配电网重构与故障恢复算法研究[D].武汉大学 2012 [2]潘淑文加权复杂网络抗毁性及其故障恢复技术研究[D].北京邮电大学 2011 [3]周永勇.配电网故障诊断、定位及恢复方法研究[D].重庆大学2010 [4]丁同奎.配电网故障定位、隔离及网络重构的研究[D].东南大学2006 [5]周睿.配电网故障定位与网络重构算法的研究[D].哈尔滨工业大学 2008 [6]姚玉海.基于网络重构和电容器投切的配电网综合优化研究[D].华北电力大学 2012 配电网脆弱性分析与可靠性评估 [1]汪隆君.电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D].华南理工大学 2010 [2]何禹清.配电网快速可靠性评估及重构方法研究[D].湖南大学2011 [3]王浩鸣.含分布式电源的配电系统可靠性评估方法研究[D].天津大学 2012
[4]任婷婷.改进网络等值法在配电网可靠性评估中的应用研究[D].太原理工大学 2012 [5]吴颖超.含分布式电源的配电网可靠性评估[D].华北电力大学2011 [6]王新智.电网可靠性评估模型及其在高压配电网中的应用[D].重庆大学 2005 [7]郑幸.基于蒙特卡洛法的配电网可靠性评估[D].华中科技大学2011 配电网快速仿真与模拟 [1]周博曦.基于IEC 61968标准的配电网潮流计算系统开发[D].山东大学 2012 [2]徐臣.配电快速仿真及其分布式智能系统关键问题研究[D].天津大学 2009 [3]马其燕.智能配电网运行方式优化和自愈控制研究[D].华北电力大学（北京）2010 [4]康文文.面向智能配电网的快速故障检测与隔离技术研究[D].山东大学 2011 [5]许琪.基于配电网的馈线自动化算法及仿真研究[D].江苏科技大学 2012
智能配电网关键技术的城市配电网规划 发表时间：2018-04-16T11:20:37.343Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：张欣1 李登武2 聂桂春3 [导读] 摘要：配电网建设是城市规划建设中的一项重要工作，可以为生产生活活动的正常开展提供用电保障，是促进城市经济快速、稳定增长的基础。 （1.国网北京市电力公司经济技术研究院北京 100055； 2、3天津天大求实电力新技术股份有限公司天津 300384） 摘要：配电网建设是城市规划建设中的一项重要工作，可以为生产生活活动的正常开展提供用电保障，是促进城市经济快速、稳定增长的基础。但是原有的城市配电网规划水平较低，地下管线铺设不够合理，配电网设备质量得不到保证，容易出现运行故障，存在较大的安全隐患。同时，配网资产无法正常提取折旧，没有考虑配电网建设与生态环境之间的关系，配电网建设所带来的经济效益较低。这些都是城市传统配电网规划中存在的问题，而智能配电网技术的科学应用，可以有效解决这些问题，对促进城市健康、稳定发展具有重要意义。 关键词：智能配电网；关键技术；配电网规划 一、基于智能配电网关键技术的城市配电网规划的意义 首先，基于配电网关键技术的城市配电网规划，采用先进的科学监测和管理技术，对电网的运行情况进行实时有效的监控，扩展系统的运行容量，降低设备损耗，科学配置、合理优化电网资源，提高电网运行效率，进而实现经济效益的最大化，提高经济效益；其次，智能配电网在满足用户基本需要的同时，能够为其他企业提供更为优质、牢固、稳定的电力需求，避免因电压不稳而造成的断电情况出现，为我国社会经济的稳定发展提供了重要保障；第三，智能配电网的电力能源一般以新能源为主，极大程度上减少了化石燃料的排放量，对提高空气质量和环境质量具有重要的促进作用，促进能源环保的可持续发展。 二、智能配电网内涵与特征 2.1智能配电网内涵 智能配电网作为智能电网中的重要组成之一，处于电力系统的末端，可以与用户直接相连，智能配电网涵盖了配电自动化的全部内容，且支持分布式电源的接入。目前，在建设智能配电网的过程中，总结智能配电网其内涵主要包括三个方面：第一，以物理实体电网为基础，包括各种配电基础设施、开关、配电终端、传感器等；第二，融合了各种现代先进技术，如：传感测量技术、自动化技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术等；第三，智能配电网支持各种能源形式的分布式电源和电力用户自备电源储能装置、电动汽车的接入和使用，其运行方式更加灵活可调，供电安全性可靠性和电能质量显著提升，提高了能源利用的社会经济效益。 2.2智能配电网特点 2.2.1支持大量的分布式电源接入 分布式电源主要包括：风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃料电池、小型燃气轮机等，智能配电网可以实现分布式电源的即插即用。 2.2.2更高的供电可靠性 智能配电网具有自愈功能，并且通过分布式电源微网（MicroGrid），在主电网停电时保障重要用户的供电，最大程度地降低电网故障对用户的影响。 2.2.3更高的电能质量 通过无功补偿的优化控制，实现电压的稳定，保证电压合格率；实现敏感用电设备的不间断连续供电；应用动态电压补偿器（DVR）保证线路故障与重合闸期间的供电；应用固态断路器实现双路供电电源的“0”秒无缝切换。 2.2.4能够对配电网及其设备进行可视化管理 实时采集电网及其设备运行数据。通过提供潮流、负荷电能质量、停电范围、故障位置、设备状态监测等实时信息，解决配电网“盲管”问题。 三、智能配电网的关键技术 3.1分布式发电 相比较传统发电技术，分布式发电技术优势为：一是发电过程不消耗化石燃料，对环境好；二是并网方式灵活；三是靠近用户负荷，降低配电网中的传输损耗。然而，发电出力具有随机性、发电成本高、设备质量参差不齐等问题，制约着分布式发电技术大规模的并网应用。随着自动化技术的进步，分布式电源控制保护监控测量一体化技术日益成熟；国家政策的鼓励促使用户建设分布式电站有了经济效益；分布式制造类行业标准的日趋完善提升了分布式发电产品的整体质量。电力企业积极响应国家政策，将分布式能源接入电网作为未来配电网规划设计的重要内容，出台了相关的设计准则规范，以适应电力生产低碳化的发展。 3.2电动汽车充换电 随着现代大都市的快速发展，空气质量问题给人们的健康造成了极大威胁，严重影响了城市居民的生产生活。因此，政府加大了对电动汽车的推广，计划到2020年争取实现电动汽车500万辆的目标。电动汽车数量的大规模增长对电网的运行造成了一定的影响。一方面，电动汽车相当于一个个移动的储能设备，合理的经济措施引导可以实现削峰填谷，平滑电网负荷；另一方面，充换电设施的电力电子开关给配电网带来了电能质量问题，需要就地安装滤波设备，保障电网可靠运行。 四、基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量的要点 4.1提高技术规划人员的综合素质 基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量，要逐渐提高技术规划人员的综合素质，为智能配电网系统的科学化和良性化运营提供重要的人才支持。在智能配电网的建设过程中，相关技术规划人员要加强对科学技术的有效学习，加强对分布式发电技术、电动汽车充换电技术、配电自动化技术等关键技术的学习。 4.2建立健全智能配电网监督机制 基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量，要建立健全智能配电网监督机制，为智能配电网规划质量的提高提供强有力的保
城市中压配电网的可靠性评估方法研究 发表时间：2019-01-08T10:45:19.233Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：李壁辉 [导读] 摘要：配电网是一个综合性的系统，文章第一步对中压配电网可靠性进行了相关论述，重点放在了可靠性的评估标准以及这些标准的特性上，针对现有的配电网可靠性评估方法展开论述，运用对比分析的手法解析了现有中压配电网可靠性评估的方法，其中最有代表性的就是网络等值法和分块算法，深入解析了配电网自愈控制的必要性，及其对配电网可靠性影响，文末对今后配电网的走向进行了展望。 （广东电网揭阳揭西供电局有限责任公司广东省揭阳市 515400） 摘要：配电网是一个综合性的系统，文章第一步对中压配电网可靠性进行了相关论述，重点放在了可靠性的评估标准以及这些标准的特性上，针对现有的配电网可靠性评估方法展开论述，运用对比分析的手法解析了现有中压配电网可靠性评估的方法，其中最有代表性的就是网络等值法和分块算法，深入解析了配电网自愈控制的必要性，及其对配电网可靠性影响，文末对今后配电网的走向进行了展望。 关键词：配电网；可靠性评估；网络等值法；分块算法 在现有的配电网可靠性分析方法中，最为有效的就是模拟法和解析法两种。在网络等值法和分块算法之上的混合算法有着很大的可行性，其在计算速度上有着很明显的提高，不过其要对复杂配电网展开等值或者分块是比较复杂的，必须要借助先进的拓扑分析理念，这就需要大量的时间成本，故而，在实际条件下不是很合适，一般使用的是解析法。现在运行的配电网可靠性方法都有其独特的优势，但是同时也有各自的技术难题和不足之处。 1配电网可靠性评估的指标和各个指标的特点 所谓的配电网可靠性，详细来说就是两点，一是其自身的可靠性，二是其向用户供电能力的可靠性。配电系统可靠性的评估标准一般是：平均故障率、故障状态下的断电时间、年平均持续断电时长。配电网技术在近年来得到了极大的提升，通常配电网都是具有很大规模的，内部结构极为复杂，有兼具开环和闭环的环网，有联络断路器等。在线路的布置上也不一而足，同时还需要借助开关进行分割。不过，对于配电网可靠性指标而言，高阶失效事件一般也不会带来多大的影响，它的辐射式乃至弱环网的特性，使得配电原件出现损坏的概率大大减小，同时断电的时间也变得极低。 2常用的配电网可靠性评估研究方法 2.1网络等值法 2.1.1网络等值法的实现 配电网中一般都有着很多的馈线，其又可以再分为主馈线和分支馈线。后者的分支还可以继续延伸，分支馈线内有各种原件和相关联的负荷支路，借助配电网的这个特点，就很容易对配电网进行层次划分了。馈线及其含有的部件可以构成一个级，然后它的分支就可以划分在下一级了，不过需要强调的是分支馈线需要列在同一层。所谓的区域网络，就是将馈线作为基础的各个区域的集成，在这里面的原件及负荷点具有相似的性能指标，比如同样的断电时间和可靠性指标，如此一来，在进行可靠性评估时，网络节点数和负荷点数就可以大大的降低了，进而也能够保证评估时的计算量。 2.1.2网络等值法的缺点 再繁杂的配电网都能够借助馈线分层来简化，但是这个过程的工作量是极大的，对于各个子系统需要不断地进行等效，节点需要不断地合并分解，在结果上就是将呈现一个连续的系统，同时还有负荷的可靠性，但是并不是单个的负荷可靠性指标，要得到这个结果还需要进一步的计算，这又是一个庞大的计算量。 2.2分块计算 2.2.1分块计算的实现 把系统列为很多块，其间含有多个元素，故障节点能够在块的基础上进行检索，运用的手段为故障扩散法，由此就能够得出负荷点，乃至于馈线和系统的可靠性指标也就有了。块是在邻接矩阵的基础上产生的，在存储方式上使用的是稀疏技术，如此一来就不用对元素逐一列举了，在时间上就有了很大的余量，进而也就减少了对系统的评估时间。分块算法自身的劣势也很大，当面对节点和开关数目较多的网络时，分块需要的时间是很长的，这在实际环境下并不具有可行性。 2.2.2分块计算的缺点 运用稀疏技术的好处就是节省了大量对元素的列举时间，但是在节点和开关数目较多时，时间也会比较长，这样一来优势就会丧失。 2.3失负荷分析 2.3.1失负荷分析的实现 失负荷一般有两种情况，一种是全部失负荷，还有一种就是部分失负荷。如果故障点位于供电的最小割集中，负荷供电就会彻底瘫痪，转换为全部失负荷。但是当其出现在有容量约束的电力原件时，其他原件负载就会变大，进而变成部分负荷被割离，就是部分失负荷。实际情况下，配电网中多含有环状网和有容量约束的原件，因此在进行可靠性评估时，必须要注意部分失负荷对其的影响。在辐射型配电网中，如果具有能够进行负荷转移的联络开关，那么容量约束的作用就要重点关注了。笔者建议运用树状网二次潮流估计法来进行失负荷解析，其优势在于能够极大的简化计算。 2.3.2失负荷分析的缺点 使用此种方法来解析失负荷时，尽管可以在一定程度上简化计算，但是其花费在对故障潮流计算上的时间就已经很多了。 3未来研究方向展望 至于为何要进行配电网评估方法的研究，为的就是找到一种合适的方法去加强配电网的可靠性，就目前来看，发展智能配电网自愈控制技术极有必要，其不但能够提升配电网的可靠性和安全性，同时还能够避免大规模停电事件的出现，处理大量DG 接入的难题。配电网可靠性提升的关键就在智能配电网自愈控制技术，在配电网出现问题时，能够缩短非故障段的断电时长，但是也有一些因素限制了配电网自愈控制功能的达成，比如智能剖析和决策能力等，在今后的时间里应该投入更多的精力，实现相关技术的突破。 在当前这个时期，不管是何种针对网络连通性的分析手段，都必须要对单个负荷点或失效事件展开一次全面的网络拓扑搜索，在特性上表现为规模巨大，同时花费时间也极长，这样一来其在实用性上也有一定的阻碍。有鉴于此，在以后的发展历程中，必须要加大研究的力度；从其他配电网可靠性评估方面展开剖析，当前的探究依旧处在前期阶段，各个方面都需要花费时间进行完善。除此之外，当前行业